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光纤分布系统RAS助力打造LTE时代精品网络
2015年10月28日 20:38  CCTIME飞象网  作 者:北京裕源大通科技有限公司 董事长 孙玉静

 

    ——无线通信网络最后一公里精细化深度覆盖解决方案

        LTE时代,电信运营商力争打造精品网络,无线深度覆盖对精品网络的建设至关重要。目前,传统方案在无线深度覆盖方面遇到了一些难题,主要有协同覆盖难、建网速度慢、双通道功率平衡不好控制、网络升级困难、网络监控能力不足等。裕源大通针对无线深度覆盖问题,自主研发了数字光纤分布系统RAS,帮助电信运营商解决无线网络建设中最后一公里的深度覆盖难题。

    一、无线通信网络建设需求

    在2G时代,无线网络主要是以移动语音为中心,网络形式单一,覆盖主体为快行系统,以道路覆盖为典型代表。无线通信发展到4G后,以数据业务为中心,兼顾快行系统的同时覆盖主体为慢行系统,目前以多种频段制式的系统共存,且有统计称超过70%的业务将发生在室内。

   

    从目前网络兼容性考虑,无线网络将长期多制式共存发展。室分网络的建设贯穿移动通信网络建设的各个阶段,并随着网络的演进不断深入。4G网络将带来高速数据业务的爆发性增长,室分建设成为主题,室分网络的新建与优化是未来网络建设的主要方向。运营商还将面临原有系统的升级改造,2G、3G时期建设的室分网络无法实现4G核心技术MIMO,站点改造量巨大。

    从网络发展的形势看,TD-LTE与FDDLTE融合是网络发展的必然趋势,未来的网络必是一套融合的网络。“覆盖”将仍然是无线网络的基础,是发展初期、末期建设的重点;“容量”是网络发展期的必然,深度覆盖需要具备扩展能力;而“质量”是网络的生命线,高质量深度覆盖是用户体验的保证。

    因此,现在室分覆盖系统不仅需要有广度,而且要有深度,还要能够融合多种制式信号传输,为以后的网络升级扩容发展奠定可持续发展的基础。

    但是,传统的网络建设方案一般采用“大功率信源设备+无源室分”或者光纤直放站的方式进行延伸覆盖,在规划和大规模建设4G网络的同时,发现传统的覆盖方案存在着诸多问题,如下:

    传统深度覆盖建设方案在现网通信建设时代难以为继,LTE网络建设迫切需要新型室内覆盖解决方案。也正是针对以上网络建设中的问题,数字光纤分布系统应运而生。

    所谓数字光纤分布系统,是一种可实现多系统、多业务接入,采用数字化技术,基于光纤介质承载业务信号传输和分布的室内外无线信号覆盖系统,以达到最后一公里精细化的深度覆盖效果。这套系统紧紧围绕“快速、智能、融合、演进、绿色”五个方面,创新节能的产品与解决方案,助力运营商实现快速建网、智能管理、节能减排,促进网络融合,保障平滑演进。

    二、数字光纤分布系统(RAS)共建共享解决方案

    1、系统组成

    数字光纤分布系统(RAS)解决方案是定位于“移动通信网络接入的最后一公里精细化解决方案”,具体在网络中的物理位置是位于2G/3G/4G信源(例如BBU+RRU)之后,主要解决的是无线信号最后一公里的深度覆盖问题。该系统包括:主单元、扩展单元、远端单元以及OMC网管中心。如下图示:

    数字光纤分布系统可同时承载移动/联通/电信的2G/3G/4G信号。支持LTE双通路2*MIMO技术。系统中各部分设备的功能为:

    主单元将信源的下行射频信号耦合进光纤分布系统,转换成数字信号后进行组帧,经光电转换为光信号后通过光纤传至扩展单元。同时,将扩展单元上传的光信号转换成数字信号后进行解帧,然后转换成上行射频信号传至信源。同时,主单元具有对整个系统的远程监控管理功能。

    扩展单元接收主单元下发的数字信号,并转发至多个远端单元;同时,将多个远端单元上传的数字信号进行合路,然后传至主单元。扩展单元具有对远端单元远程供电功能,便于集中管理。

    远端单元将扩展单元下发的数字信号转成射频信号,实现2G/3G/4G的无线信号覆盖;同时将接收的上行射频信号转成数字信号,传至扩展单元。根据远端单元应用的不同场景,分为“室内天线一体型”、“室内天线外接型”、“室外天线一体型”和“室外天线外接型”等多种款式型号。其中,天线一体型是指设备内置天线;天线外接型是指根据应用场景需求设备可以灵活外接各种天线,如全向天线、定向天线、小型分布系统等。

    目前,光分产品不仅能够根据各个运营商的网络进行定制化频段覆盖,也推出了融合三家运营商的多制式产品。

    2、组网方式

    以上是数字光纤分布系统(RAS)的主要设备介绍。下面我们看一下它的组网应用形式。数字光纤分布系统(RAS)支持星型组网、链型组网以及混合型组网方式,系统最大支持8级设备级联。根据实际应用场景,可选择不同的组网方式进行灵活方案设计。

    在三种组网模式中,星型组网简洁,且主单元可直连远端单元形成二级组网结构;链型组网可通过中间扩展单元逐级级联进行较远距离传输;混合型组网可适用于任何面积的场景覆盖,应用更为灵活广泛。

    RAS系统不仅组网方式灵活,可进行任意大小覆盖区域;而且RAS覆盖系统在网络生命期结构稳定,并支持灵活调整载波池容量,能够满足站点容量的快速调整,可有效保护网络投资。如下图示:

    3、智能化网管系统

    RAS系统网管平台可通过北向接口与省级机房网管对接,进行统一管理。网管平台采用严格的权限管理,支持多用户多点接入,方便不同的工作人员使用。

   

    RAS系统通过综合网管平台统一管理、配置及维护,系统内的所有设备均可纳入光纤分布系统网管平台进行监控,且通过多系统接入单元进行数据回传至网管平台。通过主单元实时监控每个扩展单元、远端单元的工作状态,并能通过OMC远程对每个扩展单元、远端单元进行查询和设置。同时能够进行本地查询,主单元和扩展单元可利用便携电脑进行本地或对端参数设置与状态查询。

    4、RAS系统技术特点

    数字光纤分布系统(RAS)相比于传统解决方案,无论从网络结构上,还是从技术先进性上,都有重大突破。首先,它以数字光纤传输改变了传统馈线传输射频信号的方式,一方面避免了信号在传输过程中的损耗,提高了传输效率,另一方面采用数字传输方式避免了外界干扰,大大改善了网络质量,提升了用户感知度;其次能多网共建共享,提高建网速度,降低网络建设成本。再次,它有强大的可扩展扩容性,可以不改变现有覆盖区域网络结构的前提下,根据业务需要扩大覆盖面积或者增加容量需求;更重要的是,它具有统一智能化的网管系统,可提高管理效率,方便后期网络的优化维护。

    (1)在方案设计和网络平衡性方面,数字光纤分布系统(RAS)较传统方案:

    lLTEMIMO性能更佳:降低LTE2通道传统室分的建设工程难度和投资,并消除由于无源器件和线路引起的功率不平衡导致的链路不平衡。

    l链路计算简单:RAS光纤传输,设计时仅针对端到端设计即可,无需繁杂的链路预算,简捷、方便。

    l功率设计精准:采用“小功率,多天线”室分设计方式,可实现定点、精确的深度覆盖。

    (2)工程建设上,数字光纤分布系统(RAS)设备体积小,可远程供电,光纤也更加容易布放。较传统方案更快捷、方便、灵活,可以应对更复杂的施工环境:

    数字光纤分布系统(RAS)设备采用IP65设计,较高的设备防护更能满足实际工程需求和提升覆盖水平;部署更贴近实际需求,覆盖好、故障少。

    (3)优化维护上,数字光纤分布系统(RAS)可以实现无线精细化覆盖,全网智能监控,可对远端输出功率步进式调整,很好的控制边缘场强,可单独控制各制式输出功率已达到覆盖区域相同,减少掉话,提高网络优化效率,更好地为4G数据业务体验奠定基础。

    另外,传统覆盖方案采取有源设备+无源器件+天线的方式进行覆盖,无源器件和天线不能监控,出现故障时不能及时上报,往往通过用户投诉才能被发现。RAS系统可集中监控管理,监控已经延伸到最后一级,出现故障能自动上报,可以迅速定位及解决,减少用户投诉,改善用户使用感知。

    (4)数字光纤分布系统(RAS)具有很强的扩容升级能力。

    u覆盖延伸,扩大覆盖面积:通过远端级联实现覆盖延伸;利用预留的光纤资源,可以根据覆盖需求增加远端单元即可。

    u信源扩容:信源增加载波容量即可;也可以通过增加主单元或者小区分裂的方式实现容量的提升。

    (5)数字光纤分布系统(RAS)技术方面的主要创新点:

    Ø突破光传输信号传统技术,末端实现有线与无线完美融合,是宽带中国战略的末端最佳解决方案,同时符合光进铜退的战略号召;

    Ø采用智能补偿技术,各通信频段在系统中的增益都能自动测试,自动补偿,节省了大量人力、时间和资金的投入;

    Ø网管监控软件的开发,使通信网络所有节点不再有监控盲点,整个系统可管可控;

    Ø多系统抗干扰滤波算法的改进,保证各系统间不产生相互间的干扰。系统实现过程中通过数字处理将不同通信系统上下行信道分离,使得多系统信号在传输过程中不会产生相互间的干扰,再配合模拟域的多级组合滤波器,实现多个通信系统间完全隔离。

    ØLTEMIMO末端实现,提升数据吞吐量。在LTE系统传输过程中,将双路MIMO信号融合到一个传输通道进行传输,降低了室分系统升级的改造难度和建设成本。LTE系统信号传输到远端单元后,通过信道恢复技术,将两个通道的信号进行分离、恢复在远端单元中实现LTE的双通道MIMO技术,提高系统吞吐量。

    Ø全网络监控技术,可以实现系统中的每个节点和光纤传输通道工作状态的实时监控。并且通过对远端单元天线端口驻波检测,来判断对端天线工作状态是否异常。从而可以对整个室分系统进行准确快速的故障检测、上报和维护。

    三、数字光纤分布系统(RAS)应用场景及案例介绍

    1、应用场景

    目前,数字光纤分布系统(RAS)主要面对中国移动,中国联通,中国电信,铁塔公司提供解决方案。

    自RAS推出至今,已在全国20多个省市参与通信网络建设,并形成项目合同额,细分市场份额高达30%。建设场景包括:城中村,大型社区,商务楼宇,商业街道,商场,场馆及交通枢纽等。

    RAS设备体积小,可美化安装,并能够与FTTH共建,在解决光纤入户的同时,为大型社区进行无线信号室内和室外协同覆盖。在楼宇,商场,场馆及交通枢纽等话务量和流量容量需求较大的场景,RAS系统可为LTE业务提供MIMO双通道综合覆盖,提高网络覆盖效率,提升网络速率。

    在辽宁,铁塔公司用我司RAS系统成功建设了第一个共建共享网络,实现了一套光纤系统承载三大运营商2G/3G/4G各网络制式信号,比传统建网方式缩短了60%的工期,网络覆盖指标提高近30%。

    2、共建共享应用案例

    解决方案:铁塔公司--全业务RAS共建共享项目:

    项目概况:乐天百货沈阳店位于沈阳市皇姑区岐山路,沈阳店是乐天百货在中国经营的规模最大的一家百货商店,也是乐天百货在海外开设的第七家百货商店。沈阳店有地下1层,地上7层,总面积为12.2万平方米。中国移动、中国联通和中国电信的2G、3G、4G共计9个制式均需入楼深度覆盖。为了推动电信网络基础设施建设,最大限度地实现共建共享,沈阳移动采用我司RAS共建共享解决方案,为大楼的2F部分区域进行融合共建,RAS系统充分发挥了光纤通信大容量、低损耗的传输特性,支持三大运营商多制式信源的集中输入,具有微功率、低成本、施工简单的优势,满足多运营商全业务共建共享建设指导原则。

    建设需求:

    GSM900MHz/CDMA/WCDMA/TD-LTE/FDD-LTE

    测试结果:

    经应用测试,覆盖区域内各制式信号场强效果良好,覆盖率达100%;4G业务前期先开通单通道,应用效果优势凸显。采用RAS系统,使用一张光纤网络传输三家运营商全部网络制式信号,并达到了优良的覆盖效果。

    示例1:覆盖场强统计结果

    示例2:单通道下载速率统计结果

    示例3:单通道上传速率统计结果

    通过业务测试指标可以看出,经过RAS系统覆盖的多网信号均满足指标要求,覆盖质量良好,业务测试效果优秀,RAS系统覆盖方案可为后续中国铁塔的室分系统建设提供有效的解决方案。

    对于2G/3G/4G全业务覆盖系统,目前除了数字光纤分布系统(RAS)解决方案外,还有POI综合接入解决方案,POI解决方案是先将多个信源信号进行合路,然后通过无源器件和同轴馈线进行传输分发,类似于传统系统的综合建设。对比图如下:

    数字光纤分布系统(RAS)共建共享室内覆盖解决方案在解决多网共建,快速建网,宽带传输等方面具有突出的优势,并且工程简单,工艺美观,可管可控,综合性价比高,是一种满足多网合一室内覆盖需求的有效解决方案,可为中国铁塔未来多网共建共享提供建设思路。

    四、光分产业布局规划及未来技术发展预测

    1、数字光纤分布系统在国内市场的表现突出,并开始走向海外市场。

    回顾光分的发展,是从3G网络大力铺网建设的时候开始的,已有近十年的发展史,以我司产品为例,经历了如下几个发展阶段:

    目前,数字光纤分布系统在国内市场已成熟应用,且各省市也纷纷开展设备招投标,像裕源大通、京信等主流厂家的产品已在全国地市广泛应用。中国联通集团已经分三个批次进行了集采测试,先后有12家入围,裕源大通、京信、国人是第一批入围厂家。现在,中国移动正在进行集采测试,我司产品性能指标表现良好。近一年时间里,我司光分产品先后在近20个地市中标,落地金额达3亿元。

    此外,我司今年已成功将数字光纤分布系统(RAS)推向台湾市场,开启了光分在海外市场的应用之门。与国内相比,海外通信市场中运营商较多,每家运营商各自运营着对应的频段牌照,频段更为分散,重复建设、多次协调、网络干扰的问题尤为突出。鉴于此,我司依据海外运营商频段,将数字光纤分布系统(RAS)进行改进,很好解决了多运营商多频段的规划问题,优化了网络,保护了投资。

    2、TD-LTE和LTEFDD协同发展是4G网络发展的方向。

    在LTE时代,TD-LTE和LTEFDD协同发展,各家运营商客户将其组合构建精品网络。我公司自去年开始进行相关产品的规划和技术研发,并已初步完成几款不同型号的产品,运营商可以根据具体场景需求进行选择。像上面我们介绍的辽宁铁塔公司的项目选择了移动的GSM/TD-LTE,联通的WCDMA/FDDLTE,电信的CDMA/FDD LTE。在这个项目中,我司提供的新一代RAS系统产品不仅满足了TD-LTE和LTE FDD协同发展的需求,同时融合了2G/3G网络。仅用一张光纤网络,既做到了4G网络协同,又能够兼容以前的网络制式。

    同时,针对TD-LTE和LTEFDD协同发展,我司也对网管系统进行了改进和优化,使其更符合4G网络协调共建的需求。后期,我司还将根据各运营商的网络特点和需求,细化出更多类型的产品,满足市场需求的同时,将产品芯片化、小型化,更加智能化。

    所以,在室分精细化深度覆盖上,数字光纤分布系统已经具备了相关的产品和技术,来帮助客户实现TD-LTE和LTEFDD协同发展这种组合网络的覆盖问题。数字光纤分布系统可提供较好的基础平台,助力TD-LTE和LTEFDD协同发展。

    3、4.5G和5G技术发展与市场规划

    根据CCSA预测,随着智能终端普及和数据业务增长,移动通信业务量未来每年会以近一倍的速度增长,未来10年数据业务将增长1000倍。随着智能终端的大规模出现及普及应用,越来越多的工作和生活可以通过终端来解决,更多的工作使用移动智能终端来解决,因此对大流量数据传递和高速率、低时延的移动网络需求日益迫切,现有的4G网络需要演进到4.5G及5G技术来支撑这一诉求。5G的目标是要构建1000亿海量连接世界,可以支撑所有的消费产品、工业品、物流等连在网上。此外,5G将能够支持海量数据传输,通过未来大数据、云计算的互联网应用创新,有了高速率、高带宽的5G网络,还会催生出更多新的互联网应用。

    数字光纤分布系统作为小基站延伸深度覆盖的一个分支,我司已经进行了相关技术的预研。包括端到端的系统时延、高速率芯片和光模块的验证、组网的灵活性等,以满足各行业的个性化需求,应对市场的请求出现的较大变化。同时,高速率芯片的应用和超低的系统时延将为互联网+的应用奠定基础。

    此外,更有厂商提出XDD全双工的方案。未来5G更可能是一个TDD和FDD两者融合后的全球统一标准。现在我司的数字光纤系统(RAS)已经具备了TD-LTE与FDDLTE融合传输的能力。5G是4G的演进,要求可以完全向后兼容。我公司在做5G前沿技术研究的同时,继续保持2G/3G/4G产品优势。所以,对于应对5G系统的传输上,已经具备了很好的基础。

    五、总结

    LTE时代,无线网络覆盖建设的关注点已经不仅仅重视广覆盖,而且转向了深度的精细化覆盖。展望未来,在5G时代,速率要求达到300Mbps以上,这几乎是当前高清视频体验所需网速的100倍。与此同时,5G速率也保证了其服务对象不再仅限于人与人间的通信,而是扩展到高达数百亿台低成本的设备和传感器——从家用电器到医疗器械、从公路到田间地头,5G网络将支持任何联接。在组网上,5G可扩展性更强,网络更加灵活,安全性更高。

    这意味着网络的深度覆盖和灵活的组网能力将是未来网络建设的必备条件,承载极致高传输速率和更高的用户感知度是网络的核心需求。数字光纤分布系统发展迅速,并根据行业前沿技术不断改进,更新换代,促进行业长远健康发展。对于运营商客户,可充分共享分布资源,节约投资成本;光进铜退,减少资源占用,提升市场竞争力和可持续发展能力,更好适应无线通信网络的发展。

编 辑:马秋月
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